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抗日战争初期，八路军第一一五师为了阻止日军西进，进行的一次伏击战。1937年9月，向山西进犯的日军华北方面军板垣师团，已前进到广灵、灵丘、涞源一带，正企图夺取内长城线上的平型关要隘，尔后与自大同南下的日军会合，攻占太原。
八路军第一一五师为了配合国民党军队固守平型关正面的战斗，决心隐蔽集结于平型关以东地区，从侧面伏击敌人。9月24日夜，第一一五师三个团冒雨进入指定位置设伏(另一个团和骑兵营已于23日向灵丘、涞源、广灵间活动，钳制敌人，保证全师侧翼安全)。拂晓后，敌板垣师团第二十一旅团以百余辆汽车、两百多辆马车和火炮等组成行军纵队进入设伏地区，八路军预伏部队突然发起猛攻。敌遭意外打击，不知所措。被击毁的汽车、马车充塞道路，敌行军纵队顿时瘫痪。八路军战士勇猛冲入敌阵，与敌人展开白刃格斗。一部分战士冲过公路，抢占老爷庙制高点，居高临下，对敌人形成夹击，将敌长蛇阵斩成数段，使其首尾不能相顾。激战至午后，小塞村、老爷庙、辛庄一线山谷中的敌人全部被歼。
随后，八路军继向东跑池发动进攻，因在此部署的国民党军队未能密切协同，致使敌人夺路而逃。
这次作战，充分发挥了八路军善于近战和山地战的特点，保持了战斗的突然性，歼灭日军一千多人，击毁汽车一百多辆，大车两百多辆，缴获大量武器和军用品。
这是八路军出师以来的第一个歼灭战，也是全国抗战以来的第一个歼灭战。八路军在这次战役中亦付出了伤亡五百人的代价。